生态系统中能量流动

这是一篇关于生态系统中能量流动的思维导图，主要包括生态系统的生物生产、生态系统中的分解、生态系统中的能量流动等内容。

生态系统中能量流动

• 生态系统的生物生产
  • 初级生产
    • 绿色植物所固定的太阳能或所制造的有机物质称为初级生产量或第一性生产量
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    • 总初级生产（GP）：植物在单位面积、单位时间内，通过光合作用固定太阳能的量称为总初级生产(量)，常用的单位：J·m2·a！或gDW·m-2·a'；
    • 净初级生产（NP）：植物总初级生产(量)减去呼吸作用消耗掉的(R)，余下的有机物质即为净初级生产(量)。二者之间的关系可表示如下：GP=NP+R; NP=GP-R
    • 影响初级生产的因素
      • 陆地生态系统中，初级生产量是由光、二氧化碳、水、营养物质（物质因素）、氧和温度（环境调节因素）六个因素决定的
    • 测定方法
      • 产量收割法：收获植物地上部分烘干至恒重，获得单位时间内的净初级生产量。
      • 氧气测定法：总光合量=净光合量+呼吸量
      • CO2测定法：用特定空间内的CO2含量的变化，作为进入植物体有机质中的量，进而估算有机质的量
      • pH测定法：水体中的pH值随着光合作用中吸收CO2和呼吸过程中释放CO2而发生变化，根据pH值变化估算初级生产量。
      • 叶绿素测定法：叶绿素与光合作用强度有密切的定量关系，通过测定体中的叶绿素可以估计初级生产力
      • 放射性标记测定法：把具有14C的碳酸盐(4CO，)放入含有天然水体浮游植物的样瓶中，沉入水中，经过一定时间的培养，滤出浮游植物，干燥后，测定放射性活性，确定光合作用固定的碳量。由于浮游植物在黑暗中也能吸收14C，因此，还要用“暗吸收”加以校正
  • 次级生产
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    • 消费者利用初级生产的产品进行新陈代谢，经过同化作用形成异养生物自身的物质，称为次级生产或第二性生产
    • 测定方法
      • 按已知同化量A和呼吸量R，估计生产量P：P=C-Fu-R， Fu-尿粪量
      • 根据个体生长或增重的部分Pg和新生个体重Pr，估计P：P= Pg+Pr
      • 根据生物量净变化△B和死亡损失E，估计P：P= △B+ E
  • 概念
    • 生物生产：是生态系统重要功能之一。生态系统不断运转，生物有机体在能量代谢过程中，将能量、物质重新组合，形成新的产品的过程，称生态系统的生物生产。生物生产常分为个体、种群和群落等不同层次。
    • 生物量：某一特定观察时刻，某一空间范围内，现有有机体的量，它可以用单位面积或体积的个体数量、重量（狭义的生物量）或含能量来表示，因此它是一种现存量
      • 现存的数量以N表示，现在的生物量以B表示。现存生物量通常用平均每平方米生物体的干重或平均每平方米生物体的热值来表示
    • 生产量：是在一定时间阶段中，某个种群或生态系统所新生产出的有机体的数量、重量或能量。它是时间上积累的概念，即含有速率的概念。
      • 生物量和生产量是不同的概念，前者到某一特定时刻为止，生态系统所积累下来的生产量，而后者是某一段时间内生态系统中积存的生物量。
• 生态系统中的分解
  • 死有机物质的逐步降解过程
    • 碎裂过程
    • 异化过程
    • 淋溶过程
  • 分解者生物
    • 细菌和真菌：生长型和营养方式
    • 动物
  • 资源分解的意义
    • 理论意义：1.通过死亡物质的分解，使营养物质再循环，给生产者提供营养物质；2.维持大气中二氧化碳的浓度；3.稳定和提高土壤有机质含量，为碎屑食物链以后各级生物生产食物；4.改善土壤物理性状，改造地球表面惰性物质
    • 实践意义：粪便处理和污水处理，例如澳大利亚引进异地金龟处理粪便
• 生态系统中的能量流动
  • 生态系统能量流动规律
    • 生态系统使一个热力学系统，生态系统中能量的传递、转换遵循热力学的两条定律： 第一定律：能量守恒定律，能量可由一种形式转化为其他形式的能量，能量既不能消灭，又不能凭空创造。 第二定律：熵律，任何形式的能(除了热)转化到另一种形式能的自发转换中，不可能100%被利用，总有一些能量作为热的形式被耗散出去，熵就增加了
    • 能流在生态系统中是变化着的
    • 能流是单向流
    • 能量在生态系统内流动的过程，就是能量不断递减的过程
    • 能量在流动过程中，质量逐渐提高
  • 生态系统中能量流动的途径
    • 牧食食物链和腐食食物链是生态系统能流的主要渠道
  • 生态系统能流分析
    • 研究生态系统能流的途径
      • 生态系统能流分析可以在个体、种群、群落、和生态系统层次上进行
    • 生态系统层次上能流研究的原理
      • 依据物种的主要食性，将每个物种都归属于一个特定的营养级，然后精确地测定每一个营养级能量的输入值和输出值
    • 生态系统层次上能流研究的步骤
      • 确定组成生态系统生物组成部分的有机体成分
      • 确定消费者的食性。确定消费者的分类地位
      • 确定有机体的营养级归属，进而确定：各营养级的生物量、各营养级能量或食物的摄入率、同化率、呼吸率、由于捕食、寄生等因素而引起的能量损失率
      • 结合各个营养级的信息，获得营养金字塔或能流图
    • 生态系统能流分析的方法
      • 直接观察法
      • 肠胃法
      • 血清技术
      • 同位素示踪分析法
        • 用稳定同位素进行能流分析的原理：由于不同的生物的稳定同位素来源不同、对稳定同位的选择性利用，因此，所含的轻重稳定同位素的比例不同。如生物在蛋白质合成过程中，轻的N同位素被选择性地排出，结果体内的I5N相对于食物较高，因而当物质从一个营养级进入下一个营养级，组织中的I5N浓度变得较为丰富。生态系统中，最高的营养级15N的相对浓度最高，最低的营养级15N的相对浓度最低。由于C4植物含有相对高的13C，因此，稳定同位素分析可以物种食物中的C3和C4的相对浓度。